電網模擬裝置的製作方法

2023-05-29 14:15:46 1

本實用新型涉及一種電網模擬裝置，用於摸擬電網在非正常工況下的運行狀態。

背景技術：

在研究分布式發電裝置、變流器與電網的相互影響時，常常需要電網處於一些特殊的工況之下，如電壓跌落、三相不平衡、頻率波動、含背景諧波等等。對於實際的實驗系統，由於電網的特殊性，往往很難使實際電網出現上述情況，這便給分布式發電裝置、變流器與電網的相互影響研究帶來了不便。

現有技術中會習慣的選擇電網系統仿真軟體，如matlab、RTDS、PSASP等對電網運行信號進行仿真模擬。可是軟體仿真獲取的結果，往往不能夠準確反應實際情況。仿真結果常用作定性分析，而不能定量的研究問題。另一方面，假如用實物做實驗，這種耗資是巨大的。尤其涉及到龐大的電網系統，對電網系統做實驗不現實，特別是電網系統特殊工況的模擬。

技術實現要素：

本實用新型針提供的電網模擬裝置，將電網系統仿真軟體與實際負載電路接成一體，模擬電網在各種非正常工況下的運行狀態，提高電網系統仿真模擬研究的可靠性和準確性。

為達到上述目的，本實用新型採用的技術方案是：電網模擬裝置，包括具有電網系統仿真功能的實時數字仿真模塊，其特徵在於還包括用於將實時數字仿真模塊的輸出信號調節成正弦信號的控制器、用於將正弦信號調製並放大的功率放大模塊和濾波器，所述的實時數字仿真模塊的信號輸出端與控制器的信號輸入端連接，控制器的信號輸出端與功率放大模塊的信號輸入端連接，功率放大模塊的信號輸出端與濾波器連接，濾波器的輸出端通過調理電路與實時數字仿真模塊的反饋信號收集端連接。

優選的，所述的實時數字仿真模塊為RTDS仿真系統，所述的控制器為DSP晶片或單片機。

優選的，所述的功率放大模塊包括用於將正弦信號調製為PWM波形驅動信號的一級數字功放晶片和用於將PWM波形驅動信號放大成功率輸出信號的二級數字功放晶片，控制器的信號輸出端與一級功放晶片連接， 一級數字功放晶片與二級數字功放晶片連接。

優選的，所述的一級數字功放晶片為低電源D類數字功放晶片，二級數字功放晶片為單通道數字功放晶片。

優選的，所述的二級數字功放晶片與濾波器之間通過橋接式負載輸出電路連接。

優選的，所述的功率放大模塊聯接有升壓變壓器。

本實用新型中實時數字仿真模塊向控制器傳輸模擬電網非正常工況下的實時數字仿真信號，控制器將接收到的信號調節成正弦信號傳輸到功率放大模塊中，功率放大模塊將正弦信號調製後放大形成功率輸出信號再傳輸到濾波器中，濾波器對功率輸出信號進行濾波並將濾波後的信號通過調理電路調理為反饋信號輸入實時數字仿真模塊的反饋信號收集端，在電網模擬裝置中形成信號閉環。通過控制器、功率放大模塊和濾波器對數字仿真模塊的實時數字仿真信號進行負載運行仿真，模擬電網在各種非正常運行工況下的運行狀態，為電網系統仿真模擬研究提供可靠性和準確度更高的仿真數據，提高電網系統仿真模擬研究的可靠性和準確性。

附圖說明

圖1為本實用新型的結構框圖。

具體實施方式

下面將通過附圖和實施例對本實用新型做進一步的描述。

如圖1所示，電網模擬裝置，包括具有電網系統仿真功能的實時數字仿真模塊，其特徵在於還包括用於將實時數字仿真模塊的輸出信號調節成正弦信號的控制器、用於將正弦信號調製並放大的功率放大模塊和濾波器，所述的實時數字仿真模塊的信號輸出端與控制器的信號輸入端連接，控制器的信號輸出端與功率放大模塊的信號輸入端連接，功率放大模塊的信號輸出端與濾波器連接，濾波器的輸出端通過調理電路與實時數字仿真模塊的反饋信號收集端連接。

實時數字仿真模塊向控制器傳輸模擬電網非正常工況下的實時數字仿真信號，控制器將接收到的信號調節成正弦信號傳輸到功率放大模塊中，功率放大模塊將正弦信號調製後放大形成功率輸出信號再傳輸到濾波器中，濾波器對功率輸出信號進行濾波並將濾波後的信號通過調理電路調理為反饋信號輸入實時數字仿真模塊的反饋信號收集端，在電網模擬裝置中形成信號閉環，減少信號誤差，提高摸擬準確性。

其中，所述的實時數字仿真模塊為RTDS仿真系統，所述的控制器為DSP晶片或單片機，通過DSP晶片或單片機將實時數字仿真模塊傳輸的實時數字仿真信號調節成電壓幅值可調節、頻率可調節的正弦信號。

其中，所述的功率放大模塊包括用於將正弦信號調製為PWM波形驅動信號的一級數字功放晶片和用於將PWM波形驅動信號放大成功率輸出信號的二級數字功放晶片，控制器的信號輸出端與一級功放晶片連接， 一級數字功放晶片與二級數字功放晶片連接。一級數字功放晶片將控制器傳輸的正弦信號調製成5V的PWM信號作為二級數字功放晶片的功放驅動信號輸入二級數字功入晶片中進行功率放大形成功率輸出信號。用一級數字功放晶片和二級數字功放晶片進行兩級功放輸出，使最終得到的功率輸出信號的電壓為單級功放輸出的兩倍，保證波形信號不失真，不在電網模擬裝置中產生諧波。

其中，所述的一級數字功放晶片為低電源D類數字功放晶片，其供電電壓更低，本底噪聲更低且效率較高。二級數字功放晶片為單通道數字功放晶片，具有優越的保護功能。

所述的二級數字功放晶片與濾波器之間通過橋接式負載輸出電路連接，簡化連接過程。

以上所述的電網摸擬裝置通過控制器、功率放大模塊和濾波器對數字仿真模塊的實時數字仿真信號進行負載運行仿真，模擬電網在各種非正常運行工況下的運行狀態，為電網系統仿真模擬研究提供可靠性和準確度更高的仿真數據，提高電網系統仿真模擬研究的可靠性和準確性。

以上結合附圖對本實用新型實施例的技術方案進行完整描述，需要說明的是所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，使基於本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本實用新型保護的範圍。例如，通過除了通過數字功放晶片來提高輸出信號的功率等級外，也可以在功率放大模塊中聯接升壓變壓器來提高信號電壓幅值，達到信號功率放大的目的。